随着虚拟现实技术和计算机图形学的快速发展,利用计算机构建虚拟自然环境已在景观设计、自然灾害的预防、影视游戏、植物生长发育规律等领域得到了广泛应用。能否逼真模拟植物与周围环境的交互过程,直接影响整个虚拟场景的视觉效果,进而影响相关领域的发展程度。因此,植物与环境交互的可视化模拟具有重要意义和现实价值。目前,植物与火焰的交互研究主要侧重于森林大场景燃烧的可视化模拟,而对于单株植物与火焰交互的细节描述的研究则较少。针对这种现状,本文提出一种基于物理的植物燃烧过程可视化建模解决方案。1.分别建立植物模型和火焰模型。首先,对现有的树的建模方法进行分析,基于树枝节点关系建立了植物模型。其次,利用粒子系统对火焰进行建模,在算法中引入Billboard技术,用多边形面片来代替点光源绘制粒子,以减少每帧画面所需粒子数目。2.提出一种基于火焰温度场的植物与火焰交互算法来模拟植物与火焰的交互过程。首先,利用包围球原理建立火焰周围的距离温度场,通过碰撞检测算法来判断周围树枝是否满足燃烧条件、相邻火焰是否满足合并条件。其次,对树枝枝干进行受力分析,提出一种基于动力学的弯曲算法,来模拟树枝因火焰作用导致的弯曲形变。最后,提出一种基于纹理贴图的树枝颜色变化算法来模拟在树枝在燃烧过程中颜色的变化。3.在Visual C++环境下,结合上述算法,设计并实现了植物与火焰可视化交互系统原型。本文的研究,填补了在植物与火焰交互领域中对单株植物与火焰交互细节描述的空白,为今后该领域内进一步的研究提供了借鉴,因而具有一定的研究意义和现实价值。